論PLC技術在煤礦生產(chǎn)運輸設備中的應用

摘要：煤礦生產(chǎn)運輸設備自動化程度越來越高，針對煤礦用電機車、提升系統(tǒng)、皮帶輸送機現(xiàn)有控制系統(tǒng)生產(chǎn)工作中存在的問題，通過PLC技術對其進行研究及應用，設備的生產(chǎn)效率顯著提高，其穩(wěn)定性及可靠性有了明顯的改進，PLC技術在煤礦設備中的運用也越來越廣泛。

關鍵詞：煤礦；PLC；生產(chǎn)運輸設備；應用

在煤礦設備生產(chǎn)廠家的研究改進下，PLC技術得到快速普及。上世紀末期，生產(chǎn)設備向兩極化發(fā)展，PLC技術的應用也涵蓋了小型設備到超大型設備，出現(xiàn)了具有特殊功能的邏輯控制單元，標準化接口協(xié)議的應用，使應PLC技術的不同設備間組網(wǎng)更加方便，生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能力顯著提高。

1 PLC技術在架線式工礦電機車上的應用

1.1 架線式工礦電機車生產(chǎn)中存在的問題

架線式工礦電機車是以牽引電機驅動車輪轉動，依靠軌道與車輪的摩擦在煤礦井下軌道運輸?shù)囊环N牽引設備，是井下運送人員、物料的的主要運輸工具。為了確保機車系統(tǒng)安全、可靠、高效的運行，技術人員將機車運輸狀態(tài)（速度、位置、信號燈）及環(huán)境信息（道岔）通過數(shù)據(jù)采集器直接將數(shù)據(jù)傳輸至控制主機，操作人員通過控制主機實時監(jiān)測及控制機車的運輸模式。之前，井下控制系統(tǒng)多采用繼電器的電氣互鎖控制，通常在設計施工前需進行大量的電路分析及線路繪制，隨著工作面的不斷深入，井下巷道線路的拓展，經(jīng)常會對機車的運輸控制系統(tǒng)進行修改，需要耗費大量的人力物力，而且因繼電器硬件上的缺陷，很多功能無法實現(xiàn)。

1.2 基于PLC技術的架線式工礦電機車控制系統(tǒng)

隨著電子信息技術的蓬勃發(fā)展，架線式工礦電機車控制系統(tǒng)互鎖的方式也越來越多樣化，除了繼電器電氣互鎖控制外，新增了PLD觸發(fā)控制，PLC觸發(fā)控制和微型機觸發(fā)控制等。

基于PLC技術的架線式工礦電機車控制系統(tǒng)，其工作原理如圖1所示，當機車運行過程中，車體信號發(fā)射裝置將運行數(shù)據(jù)發(fā)送至該區(qū)域內(nèi)定位裝置，定位裝置將數(shù)據(jù)傳輸至控制分站，通過分站主控機顯示出機車的狀態(tài)信息，分站主控機通過機車位置信息與道岔的距離信息分析計算，并將結果傳至上位機。上位機通過對整個系統(tǒng)內(nèi)所有分站的信息匯總、處理，統(tǒng)籌規(guī)劃出機車的最佳運行執(zhí)行命令，并將命令回傳至控制分站，以達到對機車運行狀態(tài)的控制。

它同時具有人工控制和自動運行兩種工作模式，可自動檢測機車的運行狀態(tài)，自動復位道岔位置，具備闖紅燈后和故障的自動保護功能，不僅提高了控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，而且可有效保障機車及人員的安全性。

通過與繼電器的電氣互鎖控制相比，PLC技術的應用極大地減少了前期工作的工作量，使用起來高效穩(wěn)定，升級改造也相對簡單，而且外接設備方便，便于井下運輸系統(tǒng)的組網(wǎng)工作。

2 PLC技術在提升系統(tǒng)上的應用

2.1 礦用提升機在生產(chǎn)中存在的問題

礦用提升機是煤礦大型固定設備之一，主要用于提升/下放人員、物料、設備、礦物等，分為纏繞式提升機、摩擦式提升機、內(nèi)裝式提升機、礦井提升機四類；之前我國煤礦井下礦用提升機電控系統(tǒng)主要是依靠繼電器來實現(xiàn)，其穩(wěn)定性差，維護保養(yǎng)難度大，耗時長，由于繼電器容易出現(xiàn)故障，在實際工作運行中，極易引發(fā)誤動作，導致提升/下放時行進不穩(wěn)定，成為重大的安全隱患，由于整個系統(tǒng)的故障率偏高，其組網(wǎng)難度增大。

2.2 基于PLC技術的礦用提升機控制系統(tǒng)

通過運用PLC技術來控制提升系統(tǒng)的開合動作，代替了以繼電器為主的控制系統(tǒng)，不僅減少復雜的連線，而且減小主控系統(tǒng)的所占面積，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，在控制精度方面也大大提高。

主要工作任務有安全保護系統(tǒng)和運行操作控制。通過傳感器采集提升機的運行參數(shù)，并將參數(shù)實時傳輸至控制主機中。主機通過將運行參數(shù)與程序中參數(shù)進行邏輯比對，生產(chǎn)操作命令（包括運行動作、方向控制、過卷復位等）。另一方面，如參數(shù)出現(xiàn)異常，主機將執(zhí)行安全保護操作（抱閘，安全制動，聲光報警）。同時主機通過數(shù)據(jù)端口將實時運行數(shù)據(jù)傳送至顯示器，便于操作人員觀察提升機的提升/下降速度、深度、位置、電機參數(shù)及故障信息，同時擴展端口可將信息通過數(shù)據(jù)網(wǎng)路傳輸至井上控制中心便于統(tǒng)一調(diào)度。該系統(tǒng)不僅提高了提升機的工作效率，而且保障了運輸?shù)陌踩?/p>

3 PLC技術在礦用皮帶輸送機的應用

3.1 礦用皮帶輸送機生產(chǎn)中存在的問題

礦用皮帶輸送機是由承載的輸送皮帶兼做牽引機構的連續(xù)運行的運輸設備，可用于運送煤、矸石等物料，它的主要組成部分有輸送皮帶、托輥、驅動裝置、張緊裝置、機架、制動裝置、保護裝置等。皮帶輸送機運行可靠、運距長、運量大、可連續(xù)工作，擔任了煤礦井下煤炭運輸?shù)闹匾巧?/p>

3.2 基于PLC技術的礦用皮帶輸送機控制系統(tǒng)

通過運用PLC技術，礦用皮帶輸送機既可實現(xiàn)井下的集中控制，也可實現(xiàn)井上調(diào)度中心遠程監(jiān)控，確保通信中斷或系統(tǒng)故障時皮帶輸送機的正常工作。其工作任務有通過皮帶行走速度與驅動裝置輸出速度比較，通過數(shù)據(jù)的差值判斷是否存在超速和打滑現(xiàn)象，控制中心根據(jù)運算結論來來控制驅動裝置的轉速或進行安全保護操作。單獨的皮帶輸送機均可實現(xiàn)堆煤保護、跑偏保護、溫度保護、速度保護、煙霧保護等安全動作，并配有拉線急停裝置，極大的提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性，保證了系統(tǒng)正常工作。

4 展望

隨著煤礦工業(yè)的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)設備、運輸設備、輔助設備也越來越自動化、智能化、網(wǎng)絡化，現(xiàn)場操作人員工作也將被遠程控制人員所取代，未來的煤礦生產(chǎn)工作將更加高效、安全。PLC 技術將廣泛的應用在煤礦領域，并隨著微機技術的發(fā)展而不斷進步。

參考文獻：

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作者簡介：陳帥（1989.01），男，漢族，機電技術員，畢業(yè)于安徽大學，電氣工程及其自動化專業(yè)，主要從事煤礦提升運輸設備自動控制工作。